Содержание к диссертации
Введение
1. Особенности гидродинамических процессов в призабойной зоне в процессе промывки скважины при бурении гидромониторными долотами . 10
1.1. Влияние динамического давления, поперечных потоков промьшочнои жидкости и других факторов на очистку забоя скважин. 10
1.2. Анализ влияния профиля гидромониторных насадок буровых долот на коэффициент расхода . 20
1.3. Технические средства для изучения гидродинамических процессов в призабойной зоне скважины. 26
2. Гидродинамическое совершенство насадок и подводящих каналов гидромониторных буровых долот . 35
2.1. Экспериментальный стенд и методика для исследования гидродинамического совершенства гидромониторных насадок. 35
2.1.1. Устройство и принцип работыгидравлического стенда СГ-1. 35
2.1.2. Устройство и принцип работыиспытательной камеры высокого давления КВД-1. 40
2.1.3. Методика исследований на стенде СГ-1 в комплекте с испытательной камерой КВД-1. 42
2.2. Влияние подводящего канала к насадкам на формирование струй . 55
2.3. Критерии оценки профиля гидромониторных насадок. 61
2.4. Гидродинамическое совершенство конических насадок. 76
2.5. Гидродинамические процессы при истечении промывочной жидкости из удлиненных насадок. 88
3. Гидродинамические процессы в призабоинои зоне скважины . 97
3.1. Экспериментальная установка и методика исследований гидродинамических процессов впризабоинои зоне при истечении промывочнойжидкости из насадок буровых долот. 97
3.2. Исследование влияния приближения гидромониторных насадок к забою наэффективность работы системы промывки буровыхдолот . 110
3.3. Исследование гидродинамических процессов в призабоинои зоне скважины при создании долот с асимметричной схемой промывки. 131
3.3.1. Исследование распределенияпоперечных потоков на забой скважины и полей скоростей в призабоинои и надшарошечной зоне. 136
3.3.2. Распределение поперечных потоков на забое скважины и полей скоростей в призабойной и надшарошечной зоне при исследовании серийного и экспериментального долота с асимметричной схемой промывки. 142
4 Факторы, влияющие на качество очистки забоя скважины . 148
4.1. Влияние противодавления на величину коэффициента расхода гидромониторных насадок при истечении промывочной жидкости в цилиндрический тупик. 148
4.2. Влияние рельефа забоя на величину поперечных потоков . 174
4.3. Выравнивание рельефа забоя как путь совершенствования очистки забоя скважины и повышения работоспособности буровых долот за счет оптимизации эффекта фрезерования. 192
5 Экспериментальные исследования эксплуатационных параметров гидромониторных узлов буровых долот . 206
5.1. Исследование герметичности гидромониторныхузлов. 206
5.1.1. Экспериментальная установка КВД-3 иметодика исследования герметичности гидромониторных узлов. 206
5.1.2. Результаты исследованиягерметичности гидромониторных узлов. 209
5.2. Исследование износа гидромониторных насадок. 215
5.2.1. Экспериментальная установка для исследования гидромониторных насадок на износ. 216
5.2.2. Методика и результаты исследований влияния абразивных сред на износ насадок. 241
5.2.3. Методика и результаты исследований насадок на износ, изготовленных из различных материалов. 223
5.2.4. Методика и результаты исследований влияния скорости истечения бурового раствора из насадок на их износ. 228
5.2.5. Методика и результаты исследований влияния профиля насадок на их износ. 230
6. Промысловые испытания серийных и экспериментальных гидромониторных долот с усовершенствованной системой промывки, организация их производства и промышленного внедрения . 238
Основные выводы и рекомендации. 251
Литература. 253
Приложение 267
- Анализ влияния профиля гидромониторных насадок буровых долот на коэффициент расхода
- Влияние подводящего канала к насадкам на формирование струй
- Исследование влияния приближения гидромониторных насадок к забою наэффективность работы системы промывки буровыхдолот
- Влияние рельефа забоя на величину поперечных потоков
Введение к работе
Несмотря на постоянное совершенствование техники и технологии бурения нефтяных и газовых скважин в цикле строительства скважин существенную часть времени занимают работы по формированию ствола, зависящие непосредственно от таких показателей процесса бурения как механическая скорость и проходка за рейс, значения которых тесно связаны с конструктивным совершенством и качеством буровых долот.
Проблемы совершенствования породоразрушакщего инструмента приобретают особую актуальность при бурении глубоких и сверхглубоких скважин, временные и материальные затраты на строительство которых весьма значительны.
Работы в области оптимизации конструктивных и технологических параметров породоразрушающего инструмента, проведенные отечественными и зарубежными исследователями, позволили в последние годы значительно повысить работоспособность используемых в практике бурения шарошечных долот.
Вместе с тем, большие резервы повышения технико-экономических показателей их работы, направленные на совершенствование систем промывки и оптимизации связанных с ними забойных гидродинамических процессов, остаются до сих пор в значительной мере не реализованными.
Это вызывает необходимость более глубокого исследования гидродинамических процессов в призабойной зоне и разработки новых технико-технологических решений, позволяющих повысить общие показатели проводки скважин.
Вопросам исследования основных закономерностей гидродинамических процессов в призабойной зоне скважины, работоспособности гидромониторных узлов и совершенствованию на этой основе систем промывки буровых гидромониторных шарошечных долот посвящена настоящая работа.
При проведении исследований и практической реализации их результатов автор сотрудничал с И.К.Бикбулатовым, Р.М.Богомоловым, Э. С. Гинзбургом, Н.А.Жидовцевым, К.А.Кафидовым,
А.К.Козодоем,I Г.Н.Матвеевым , П.Ф.Осиповым, А.В.Торгашовым и выражает им глубокую благодарность.
Автор выражает искреннюю благодарность доктору технических наук, профессору М.Р.Мавлютову за ценную методическую помощь и консультации при работе над диссертацией.
Диссертация состоит из введения, шести глав, основных выводов и рекомендаций, списка литературы, включающего в себя 189 наименований. Работа изложена на 266 страницах машинописного текста, семи приложений на 20 страницах, включает 82 рисунка и 27 таблиц.
Анализ влияния профиля гидромониторных насадок буровых долот на коэффициент расхода
Выбор рационального профиля насадки является одним из основных путей снижения гидравлических сопротивлений в насадке и повышения энергетических показателей струи. Наибольшие потери мощности, связанные со сжатием струи жидкости при входе в насадку и наличием в месте сжатия струи кавитационной области, заполненной жидкостью, находящейся в вихреобразном круговом движении, происходит в тех случаях, когда входные отверстия насадок имеют острые кромки [90] . Уменьшение этих сопротивлений достигается подбором профиля входного отверстия насадки, обеспечивающего более плавный, с наименьшим коэффициентом сжатия струи, переход жидкости в насадку.
Исследования отечественных и зарубежных авторов свидетельствуют о влиянии оформления входных кромок насадок на коэффициент расхода. Проведённые в США лабораторные исследования насадок различных типов (по длине, профилям входа и выхода) показали, что для насадок имеющих эллиптический вход, а выход с острыми кромками, коэффициент расхода достигает 0,99 [121]. Отмечается также, что на величину коэффициента расхода некоторое влияние оказьшает длина насадки /н.
В.В.Симонов испытывал цилиндрические насадки с остроугольными входными кромками. В результате опытов установлено, что изменение длины насадки в пределах (l-MO)rf, не оказьшает существенного влияния на величину коэффициента расхода.Эккел и Биллстейн испытывали насадки с эллиптическими входными кромками, которые были закруглены по различным радиусам. Оказалось, что увеличение длины этих насадок приводит к снижению коэффициента расхода [І, причем снижение JJ. с ростом /н в пределах (l-rl2)d0 происходит по закону, близкому к линейному [160] .
Таким образом, с повышением степени гидродинамического совершенства насадок влияние их длины на коэффициент расхода увеличивается. Однако и при большой длине насадок (lOrfJ с эллиптическим входом коэффициент расхода остается выше на 3(К35% по сравнению с величиной Л для насадок с острыми входными кромками любой длины в пределах (1-M0)rf„ [90] .Существенное влияние на величину JJ. оказывает величина цилиндрического спрыска hQ [86].
Наиболее высокие значения \Х отмечаются для насадок совершенной формы при h0 = (0,2-Н0,5) /в. При меньших значениях h0 (менее 0,2d0) быстро снижается коэффициент расхода, наблюдается рассеивание вытекающей струи. При более высоком значении h0 коэффициент расхода насадки снижается медленнее.А.К.Козодоем установлено, что для некоторых насадок (с остроугольными кромками, с входным участком, раззенкован-ным под углом 90) уменьшение длины h0 приводит к более раннему и интенсивному рассеиванию струи, чем в случае гидродинамически совершенных насадок. Показано также, что диаметр насадок не оказывает непосредственного влияния на коэффициент расхода. Косвенное влияние диаметра d0 на JJ, выражается в том, что с изменением d0 могут изменяться скорость истечения и соотношение площадей поперечного сечения насадок и подводящего канала, так называемая степень раскрытия насадок.
Скорость истечения струи оказывает влияние на величину коэффициента расхода только при низких ее значениях, когда Re 10Ч-105 [160] .В.В.Симоновым была установлена зависимость [148] коэффициента расхода от величины раскрытия насадок, равной= , где f0 - суммарная площадь сечения насадок, F -площадь сечения подводящего канала.
На основании этих исследований можно сделать вывод, что при изменении в пределах, встречающихся на практике (0,15-г0,30), коэффициент расхода изменяется для конически сходящихся насадок от 0,964 до 0,975; для цилиндрических насадок с остроугольными кромками - от 0,65 до 0,67.Отсюда видно, что влияние раскрытия насадок на их коэффициент расхода незначительно.
Наиболее совершенными в гидродинамическом отношении насадками, обеспечивающими компактную струю и высокий коэффициент истечения, являются коноидальные насадки [44].Испытания насадок с различным профилем, проведённые А.А.Халиловым на экспериментальной установке [163,164], показали, что насадки с плавным входом характеризуются единой кривой, а цилиндрическая насадка с остроугольным входом резко отличается своей низкой гидродинамической характеристикой. Исследованием гидравлических потерь в насадках гидромониторных долот установлено, что насадки с эллиптическим, коноидальным и коническим входом можно отнести к одной группе гидродинамического совершенства.
При значениях v„ 50м/с и Re :90000 коэффициенты расхода \Х=0,964-0,99, а коэффициент сопротивления =1,02-5-1,07 и физико-механические свойства глинистых растворов практически не оказывают влияния на численные значения этих коэффициентов [86,164].
Величины (Д, и С, для цилиндрических насадок с остроугольными входными кромками находятся в пределахШ.А.Шабазов и В.И.Ашихмин, исследуя затопленные цилиндрические насадки [166,167], отмечают, что силы трения, возникшие вследствие турбулентного перемешивания на границе постоянных скоростей начального участка затопленной струи, приводят к увеличению напора на выходе из насадки, уменьшению действующего напора и, как следствие, к уменьшению расхода. Поэтому при затопленном истечении для получения заданного расхода потребуется больший напор, чем при незатопленном. При прочих равных условиях и постоянном напоре коэффициент расхода при затопленном истечении будет меньше, причем величина расхождений, по их утверждению, незначительная. Поэтому значение коэффициента расхода и коэффициента сопротивления для затопленных насадок эти исследователи рекомендуют принимать такими же, как и для незатопленных, исходя при этом из того, что решение уравнения Д.Бернулли приводит к одинаковым выражениям для коэффициента расхода как затопленных, так и незатопленных насадок [3] .Для более чёткого решения этого вопроса, по видимому, нужны дополнительные исследования.
Изготовление насадок с эллиптическими или параболическими кромками не всегда возможно. В этих случаях прибегают к скруглению входных кромок оптимальным радиусом 0,625dt, т.е. радиусом, равным полуоси оптимального эллипса. Значение коэффициента расхода для насадок с плавным закруглением входных кромок изменяется в пределах 0,964-0,99
Известна высокая степень совершенства конических насадок с цилиндрическим выходным отверстием. Многими авторами установлено, что оптимальный угол конусности, при котором коэффициент расхода жидкости достигает максимального значения, составляет 12-М4 [12,86,147]. Причём, с ростом
Влияние подводящего канала к насадкам на формирование струй
Проведёнными исследованиями конических насадок с различным углом раскрытия изложенных в 2.4 установлено, что насадка с углом раскрытия 37 обладает наиболее высоким гидродинамическим совершенством [36,42].
Это определило выбор этих насадок для постановочных экспериментов при трёх вариантах компоновки экспериментальной установки. В результате опытов, проведённых с коническими насадками с различным диаметром спрыска /„ получены различные величины безразмерного параметра tn0, что вьвьшает необходимость стандартизировать методику и элементы Отметим некоторые особенности экспериментальной установки и режима испытания.
Подводящий канал, образованный патрубком 10 (рис.2-2) с калиброванным внутренним отверстием, служит для стабилизации потока перед насадкой и обеспечения лучшей воспроизводимости результатов измерений. Длина его равна, как отмечено, шести диаметрам входного отверстия насадки, хотя известно, что для полной стабилизации потока необходим прямолинейный участок канала большой длины.
Для определения влияния длины подводящего канала были поставлены специальные опыты с насадками различной геометрической формы внутреннего канала (Рис.2-5). Все насадки были приняты , в соответствии с методикой, длиной /я=20мм и диаметром выходного отверстия d0=10мм, а диаметр подводя щего канала d принят равным входному диаметру насадки d,, те. /«=
Исследования проводились при трёх вариантах компоновки экспериментальной установки: без подводящего канала и с подводящим каналом, длина которого /,„, равна &/„ и 12
Из результатов этих исследований, приведённых втабл. 2-4, видно, что изменение подводящего канала с 6 до12d на относительную длину тв влияет не значительно - впределах З-Ь4%.Оснащение буровых долот насадками с низкими гидродинамическим качеством ведёт к большим потерям давления на них, снижает их износостойкость и энергетические характеристики затопленных струй.
На получение компактных струй со значительной длиной ядра постоянных скоростей и основного участка в целях совершенной очистки забоя скважины от выбуренной породы существенное влияние оказывает конфигурация внутреннего профиля гидромониторных насадок и подводящих каналов к ним.
Геометрические формы насадки складываются из трёх элементов: профилированной входной части, переходящей в канал насадки, профилированного или цилиндрического выходного участка и конфигурации наружной поверхности. Прежде чем приступить к исследованию насадок различного профиля и давать им общую оценку, необходимо определить значимость всех элементов, которые влияют на их характеристику.
Как правило, все насадки, применяемые в гидромониторных долотах, на выходе имеют цилиндрическое выходное отверстие, длина которого существенно влияет на гидродинамическое совершенство насадок. Кроме того, длина цилиндрического участка влияет на общую длину насадки, которая в свою очередь накладывает отпечаток на конструкцию гидромониторного узла в целом.
Для исследования влияния величины цилинрического выходного участка на гидродинамическое качество насадок были изготовлены конические, эллиптические, радиальные насадки и насадки с профилем естественного износа с различньм значением h0 [85] . У всех испытуемых насадок d,— 2dc. Конические насадки имели угол раскрытия 37, а профиль радиальных повторял профиль насадок, применяемых в производстве серийных и опытных долот Самарским АО "Волгабурмаш".
Опыты проводились на экспериментальной установке и по методике, изложенной в предыдущем параграфе, а результаты их приведены в табл.2-5.
В результате исследований можно сделать вывод, чтоцилиндрическое выходное отверстие способствует улучшению гидродинамического качества насадок неодинаково. Увеличение длины выходного отверстия у наиболее совершенных насадок по своему профилю, практически не влияет на их гидродинамическое качество. При увеличении h0 у конических насадок от 0 до 0,5 d0 длина ядра постоянных скоростей т0 изменяется от 4,67 до 5,34 (рис.2-7). Дальнейшее увеличение длины цилиндрического выходного отверстия также не даёт существенного изменения характеристик этих насадок. Резуль
Исследование влияния приближения гидромониторных насадок к забою наэффективность работы системы промывки буровыхдолот
Статистический анализ данных промысловых исследований убедительно показывает, что на снижение механической скорости проходки существенное влияние оказывает увеличение плотности бурового раствора в пределах рв=1000-г1500кг/м3, в тем числе за счет повышения содержания твердой фазы в видешлама, продуктов его вторичного перемалывания [52,112].
Промысловый опыт не позволил обнаружить какого-либо влияния пластового или гидростатического давления на механическую скорость проходки. Выявлено только существенное влияние перепада давления (дифференциального давления), т.е. разности между гидростатическим и пластовым давлениями [59,99, 100,165] .
Все это так или иначе связано с промывкой забоя скважины, которая реализуется через промывочные устройства буровых долот. Несовершенные схемы промывочных устройств, как показывает промысловая практика, приводят к возникновению сальникообразования на шарошках, во внутридолотном надшаро-шечном пространстве, попаданию шлама в опору шарошки, что приводит к её интенсивному износу и заклиниванию, износу вооружения долота за счет вторичного перемалывания шлама.
С целью исключения возникновения сальников и более интенсивной очистки забоя скважины от выбуренного шлама в конструкцию трехшарошечных долот входит система промывки. Конструктивно, по этому признаку долота объединяются в следующие группы: - долота с центральной схемой промывки (цилиндрический канал внутри ниппеля долота без насадки или с насадкой, щелевой, треугольной или другой формы канала, щелевая удлиненная насадка с одной, двумя или тремя прорезями по образующей и их вариации);- долота с боковой схемой промьшки с гидромониторными насадками или гидромониторная промывка (с тремя, двумя и одной обычной или удлинёнными насадками);- долота с эжекционными устройствами (насадки, направленные от забоя вверх) ;- долота с комбинированной схемой промывки из вышеуказанных схем.
В данной работе исследованиям подвергнуты долота с гидромониторной схемой промьшки. Это объясняется тем, что их удельный вес во всей гамме выпускаемых трехшарошечных долот составляет более 70%[122]. Основной отличительной особенностью боковой промьшки является попытка использовать эффект гидромониторного воздействия струи на забой, для чего в конструкцию лапы было внесено изменение, чтобы весь поток промывочной жидкости, поступающей к долоту, направить в три боковые гидравлические каналы, и далее, через насадки в зазор между лапами на забой. Наибольший эффект может быть получен при бурении мягких или . слабосцементированных пород средней твердости. Основным недостатком схемы с тремя боковыми насадками является стеснение, и без того сравнительно небольшого, свободного сечения скважины в призабойной зоне, служащего путем для транспортировки выбуренного шлама в надцолотную зону, т.е. струи из гидромониторных насадок блокируют шлам на забое. Кроме этого, в долотах с такими схемами промьшки в промысловых условиях отмечается преимущественный износ вершин шарошек и козырьков лап, что приводит к преждевременному выходу из строя породоразрушакщего инструмента.
К положительным сторонам такой схемы можно отнести интенсивную очистку от шлама наиболее загруженной периферийной зоны забоя. Такая схема промывки обуславливает осевую устойчивость долота, предотвращая возникновение отклоняющего реактивного момента от истекающих высокоскоростных потоков бурового раствора из насадок по сравнению с асимметричной схемой промывки.
Большое распространение в настоящее время получили гидромониторные долота с асимметричной схемой промывки с двумя, реже с одной насадками. В промысловых условиях такие долота показывают лучшие результаты. Осмотр отработанных долот с такой схемой промывки показывает, что выход из строя долот обусловлен интенсивньм износом одной из шарошек при полной работоспособности двух других.
Применение в гидромониторных долотах с различными схемами промывки удлиненных насадок заметно повышает технико-экономические показатели промысловой отработки долот, что объясняется в основном приближением их к забою скважины, то есть передачей большей гидравлической мощности непосредственно в зону разрушения породы.
Большое количество промысловых, часто разноречивых, данных по отработке долот с различными схемами гидромониторной промывки вызывают необходимость проведения детального анализа этих данных и проведения глубоких экспериментальных, теоретических и практических исследований.Первая серия опытов была осуществлена при установке трубки Пито на высоте 0,5мм над забоем.Как показали исследования, максимальное динамическое давление, а следовательно, и максимальная скорость попе речных потоков наблюдается в непосредственной близости от струи на уровне забоя. Величина Р =Рвд+АР зависит от расстояния насадки до плоскости забоя: чем ближе насадка расположена к забою, тем выше величина этого давления. На графике AP=f(r) (рис.3-6) показаны кривые, полученные при исследовании влияния приближения насадки к поверхности забоя на величину АР, которая представляет собой разницу между полным давлением, замеренным трубкой Пито Р , и противодавлением в рабочей камере установки Р , а г - текущий радиус установки.
При установке среза насадки на высоте Я =110мм кривая давлений АР пологая с максимальным подъёмом в зоне оси струи. При приближении среза насадки к забою наблюдается резкий темп набора кривизны с максимумом в той же зоне оси струи. Однако все кривые к центру забоя, начиная с г =75мм, характеризуются близкими значениями Ар.
Динамическое давление в стороне от струи по радиусам R2, Ry R4 и Rs резко падает, что характеризует слабое движение жидкости в области шарошки долота (рис.3-7,3-8,3-9,3-10). На радиусе Rt при насадке, расположенной на высоте #г=25мм от забоя, наблюдается отрицательная величина разности Рт - Р Это, очевидно, характеризует завихрения и, возможно, восходяще потоки.
При других значениях Н величина динамического давления несколько выше, чем на радиусах R2 и R}, что объясняется наклоном оси струи в сторону радиуса R4.
При замере давлений в рабочей камере трубкой Пито,установленной на высоте 5мм от поверхности забоя, отмеченообщее падение динамического давления.При установке насадки в долоте на высоте Н2,Н3 и Н4 график AP—f(r) характеризуется плавными кривыми, с величинами АР близким к нулю и только в области оси струи
Влияние рельефа забоя на величину поперечных потоков
Гидродинамическое совершенство долота можно оценить по степени эффективности очистки забоя скважины от шлама.
Исследованиями отечественных и зарубежных учёных установлено, что решающее значение при удалении шлама с забоя имеют поперечные потоки жидкости, образующиеся вследствие отражения от забоя скважины струй, истекающих из гидромониторных насадок, причём угол их отражения от плоскости забоя равен «120. [53,98,139,183]. Вследствие этого большое практическое значение приобретает вопрос распределения давления жидкости в поперечных потоках по радиусу забоя скважины в зависимости от его рельефа.
Для исследования характера распределения поперечных потоков на забое скважины использована специальная экспериментальная установка [41] . Первая серия экспериментов заключалась в исследовании распределения давлений в поперечных потоках жидкости при истечении струй из осесимметричной насадки на плоский забой, снабжённый сменными центрами различных геометрических форм.
Для имитации забойных условий угол конусности центральной проточки искусственного забоя в экспериментах был принят равным 120. При такой конусности максимальное углубление забоя в месте проточки составило 10мм, что соответствует возможному внедрению зубьев в породу при её объёмном разрушении [139] .
Для изменения глубины проточки и создания выступов конической формы при том же угле конусности были испытаны шесть вариантов сменного центра искусственного забоя (рис.4-6), что даёт возможность проанализировать характер поля распределения давления в поперечных потоках жидкости при различной геометрической форме центра забоя скважины.
Давление промывочной жидкости в поперечных потоках измерялось образцовыми манометрами на пяти трубках Пито, установленных соответственно на радиусах искусственного забоя 1 =19мм, /?г=25мм, /?/=31мм, /?/=37мм и Лд=43мм.
Для получения более полной характеристики распределения давлений промывочной жидкости в поперечных потоках по забою скважины, трубки Пито устанавливались на трёх уровнях над за боем, соответственно Я,=0,5мм, #/=5, Омм и #3=10,0мм.
Вторая часть эксперимента заключалась в исследовании распределения давлений в поперечных потоках жидкости на искусственном забое скважины с концентрическими проточками по всей плоскости забоя. Конусность проточек, как и в первой части эксперимента, была принята равной 120.
В этом случае давление жидкости в поперечных потоках контролировалось в трёх точках, из которых первая и третья размещены на радиусах Д,=12,5мм и #,=37,5мм, соответствующих выступам конических проточек, а вторая точка с Л2=25мм, размещена во впадине.
Такое размещение точек контроля трубками Пито позволило качественно оценить влияние гидромониторных струй на распространение поперечных потоков в тех областях искусственного забоя, которые закрыты выступами от прямого потока жидкости. Давление, как и в первой части эксперимента, измерялось на тех же трёх уровнях над забоем.
Результаты исследования влияния характера поверхности на распределение давления промывочной жидкости по его поверхности представлены в табл.4-6. , а затем, после достижения й5=31мм, т.е. 62% величины радиуса забоя, начинает резко падать, что свидетельствует об организации возвратных потоков, способствующих очистке забоя от шлама. При измерении величины АР на уровне #2=5,0мм, отмечается резкое падение величины АР с незначительным повышением в области Я,=31мм.
Значения АР на уровне Я5=10,0мм имеют отрицательныезначения, что свидетельствует о присутствии на этой высоте организованного возвратного потока жидкости. При уменьшении центральной конической проточки до глубины 7мм с тем же углом 120 за счёт использования сменного центра искусственного забоя (рис. 4-66), максимальные скорости поперечных потоков промывочной жидкости также имеют место непосредственно на забое скважины, т.е. при Я,=0,5мм (рис.4-76) .
Характер кривой, отображающей изменение величины АР,примерно такой же, как и на рис.4-7а, с тем изменением, что в области радиуса Л3=31мм отмечается некоторое повышение давления промывочной жидкости в поперечных потоках.
Измеренные величины АР на уровнях #г=5,0мм и Я3=10мм вобласти Д/=19мм, показывают некоторые повышения давления жидкости в поперечных потоках, а затем резкое уменьшение их.
Далее, при движении почти до стенки искусственной скважины величина АР имеет отрицательное значение. Вблизи стенки скважины перепад давления АР в жидкости постепенно возрастает, что характеризует зону, в которой затруднена организация возвратных потоков, а следовательно, осложняется и очистка забоя от выбуренной породы.
Дальнейшее уменьшение центральной конической проточки (рис.4-бв; 4-7в) способствует снижению давления промывочной жидкости в поперечных потоках вблизи проточки и с макси мальным значением величины АР в области Д5=31мм с последующим снижением к периферии при измерении давления Р на уровне Я,=0,5мм над забоем.
На уровне #4=5,Омм все значения Р имеют отрицательные значения, а на уровне #3=10мм в области Д,=19мм наблюдается некоторое повьшение давления жидкости в поперечных потоках и далее резкое снижение их, что говорит о хорошо организованном возвратном потоке промывочной жидкости.
Представляют интерес данные, полученные при исследовании давлений в промывочной жидкости при истечении её на плоский забой (рис.4-бг; 4-7г) . Максимальное значение АР так же, как и в рассмотренных графиках, имеет место на поверхности забоя(Я,=0,5мм) .
В этом случае наблюдаются резкие изменения величины АР в области Д,=19мм. Отмечено максимальное значение перепада давления с последующим резким падением его величины в области Ж2=25мм, с резким возрастанием величины АР в области й5=32мм, и с еще более резким падением до минимального значения величины перепада давления АР с последующим возрастанием на периферии у стенки скважины.
Этот график подтверждает сложность движения жидкости в цилиндрическом тупике с чередующимися концентрическими областями повышенного перепада давления, где поперечные потоки достигают своего максимума (область радиусов й,=19мм, й5=31мм, RS=43MM) , с областями пониженного перепада давления (область радиусов Д2=25мм, Д4=37мм), где возможна организация возвратных потоков.
